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Il Mercedes-Benz TecDay di quest’anno, ricorso nella giornata di ieri, ha toccato molti temi legati agli aspetti di avanguardia tecnologica su cui è al lavoro la casa di Stoccarda, facendo un po’ il punto della situazione degli ultimi sviluppi della tecnica applicata all’auto e cogliendo l’occasione per illustrare nel dettaglio alcune soluzioni innovative.
YouTube è stato letteralmente invaso da decine di video, dei quali abbiamo scelto uno dei più significativi. Nel filmato, il Dr. Günter Karl spiega brevemente -ma efficacemente- il funzionamento del motore DiesOtto, un propulsore davvero innovativo ed interessante sotto molti aspetti.
Come molti dei nostri lettori sapranno, il DiesOtto (lo dice il nome stesso) nasce con lo scopo dichiarato di combinare i vantaggi intrinseci dei motori ad accensione comandata e di quelli ad accensione spontanea: e dunque per sommi capi, l’alta potenza specifica, i costi contenuti e le basse emissioni nocive dei benzina, con la grande disponibilità di coppia ed i ridotti consumi dei motori a ciclo diesel.
Il DiesOtto è un motore alimentato a benzina, ma la differenza sostanziale rispetto agli altri propulsori a ciclo Otto, sta nella modalità in cui avviene l’accensione della miscela aria-combustibile nella camera di scoppio: qui infatti la classica candela deputata all’accensione della miscela serve solamente in determinate condizioni (bassi rapporti di compressione, miscela meno magra) perchè altrimenti la combustione, esattamente come nei diesel, avviene spontaneamente.
Come si è giunti a tale risultato? Il Dr. Karl illustra le soluzioni studiate appositamente per questo motore, dalla particolare costruzione degli alberi a cammes in testa, all’adozione dell’iniezione diretta nella testa, fino all’applicazione di sensori di pressione in ogni cilindro, che hanno il compito di misurarne i valori in tempo reale, proprio per garantire la combustione più completa e omogenea.
Le novità proseguono passando ad osservare l’albero motore ed in particolare il suo alloggio nel basamento del propulsore: qui è stato sistemato un meccanismo di controllo del rapporto di compressione, che dunque non è fisso ma variabile, con valori che possono andare da 7:1 a 14:1. Questo stratagemma ovviamente migliora l’efficienza complessiva del motore e ne ottimizza il funzionamento, adeguandolo alle richieste della guida.
Secondo la casa, il DiesOtto, che -lo ricordiamo- è stato presentato a Francoforte 2007 sulla controversa concept F700, è in grado di consumare 5,3 litri di benzina per 100 km sul ciclo combinato ed emettere 127 g/km di anidride carbonica.
Anche le prestazioni colpiscono: come spiega il ricercatore in conclusione, le ottime performance del motore (è un 1.8 turbocompresso capace di erogare 238 CV) sono state ottenute grazie alla compressione tramite turbina a doppio stadio, che mettendo in funzione dapprima la girante più piccola e poi agli alti regimi la più grande, consente oltre ai grandi numeri una rotondità di funzionamento davvero degna di nota.
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Boio
27 giu 2008 - 20:46 - #51@ pollo
grazie all’Egr si aumenta la massa di gas da scaldare e ovviamente la temperatura finale sarà inferiore al caso di una combustione con solo combustibile e e comburente.
la via di formazione termica (thermal NOx) è una delle 3 vie teoriche seguite dall’azoto per formare Nox.
posto che i fuel Nox sono ridotti al minimo in impianti di hydrothreater gli unici che si sviluppano sono i thermal e i prompt.
le cinetiche chimiche inoltre si abbassano con la T
il pollo
27 giu 2008 - 21:22 - #52grazie delle delucidazioni.
^Sargon^
28 giu 2008 - 01:01 - #53Ok è ottimo, ma sono 20 anni almeno che sento parlare di ogni sorta di tecnologia per consumare una c4zzata, inquinare poco e andare forte, solo che poi non se ne fa mai niente… Speriamo che Mercedes cominci ad utilizzare questo motore su tutti i suoi modelli.
AleArturo
28 giu 2008 - 02:08 - #54Pare veramente eccellente questo modo di far funzionare il cicloOtto, in modo da provocare un’accensione spontanea del carburante come dei cicloDiesel…
La benzina si accende per via degli elevatissimi valori di pressione e temperatura ottenuti incrementando il rapporto di compressione quando il propulsore lavora a carichi parziali…
Non capisco come si riesca ad accrescere così tanto il rapporto di compressione in un motore a benzina però, senza incappare in una detonazione, se solo iniettando la benzina nella parte finale della salita del pistone mentre si avvicina al PMS ed ha già riscaldato a dovere l’aria o in altro modo…
meccanicamente
28 giu 2008 - 08:21 - #55Ma perchè “albero a cammes”???
Camma è italiano ed il suo plurale è camme quindi si dice “albero a camme”. Ho sentito anche gente dire “albero a cam”.
Ma bisogna essere sempre esterofili in tutto?
meccanicamente
28 giu 2008 - 08:38 - #56Comumque nel video il tizio dice tutto e niente.
L’alzata variabile delle valole non è assolutamente una novità. Anzi qui mi pare di aver capito che varia tra due valori discreti mentre esistono sistemi come il Valvetronic che variano in modo continuo.
Nemmeno l’iniezione diretta è tutta sta gran novità.
Neanche il turbocompressore a doppio stadio mi sembra di nuovissima concezione.
Il discorso della variazione del RAC è una via che tanti hanno cercato di percorrere ma arrivando tutti alla stessa conclusione: sono più i problemi che i benefici.
A questo punto mi pare di capire che la soluzione stia nei materiali con cui sono costruiti i pistoni, le camicie dei cilindri e le teste che grazie a proprietà meccaniche “bestiali” riescono a contenere gli effetti dannosi della detonazione, a me pare che il gioco stia li. Non riesco a vedere come tale motore possa non detonare ad oltre 14:1 di RAC.
Non voglio dire che sto motore sia una bufala ma semplicemente che i dati parecchio aleatori fin qui forniti da Mercedes non mi convinvono affatto. Vorrei conoscere in modo più dettagliato il funzionamento di questo propulsore.
meccanicamente
28 giu 2008 - 08:58 - #57Chiedo scusa ma nel post precedente ho parlato di RAC in luogo del rapporto volumetrico di compressione.
Comunque sia per dirla tutta a me sembra che sto coso lavori come un “comunissimo” motore a benzina a iniezione diretta e sovralimentato ovvero nella configurazione con 7:1 di rapporto di compressione, elevate alzate delle valvole ed accensione comandata da candela classica.
Solo ai bassi carichi e regimi il motore funziona (o vorrebbe funzionare) come un Diesel cioè con bassa alzata delle valvole alto rapporto volumetrico di compressione (14:1 che poi tanto alto non è) ed accensione spontanea.
In pratica per rimediare agli insormontabili problemi di detonazione (che tali rimangono anche nel DIesOtto) si fa si che l’accensione spontanea avvenga solo quando la detonazione sia debole ovvero con bassi carichi e regimi ed il tutto ad un rapporto di compressione non esagerato ed ancora ben lontano dai valori tipici di un Diesel.
In teoria facendo girare il motore al banco a 1500 RPM e con un carico del 30% il motore va che è una meraviglia ma per strada quand’è che andate in giro cosi?
A me pare che ci siano tanti (neppure troppi) vantaggi sulla carta e pochi effettivi benefici nella realtà
X-VOX
28 giu 2008 - 10:11 - #58Dunque:
come dice Vanni arrivano in autodetonazione controllata iniettando la benza all’ultimo, quindi il motore funziona come un HCCI ai parziali come dice birra..
il rapporto di compressione viene variato con un sistema meccanico che interessa tutto il gruppo albero motore/bielle/pistoni, che però non è mai stato mostrato chiaramente dalla Mercedes, (giustificabile..) cmq dall’idea che mi sono fatto direi che al momento funziona solo quando si hanno i cilindri in linea e non a V
Arrivano a 14/1, di più si potrebbe fare solo modificando le caratteristiche chimiche della benzina in commercio
I limiti attuali del sistema sono quelli detti anche da meccanicamente e che anch’io avevo fatto notare in post prec.
E come avevo detto in prec. questo è un prototipo che può evolvere in un motore di serie per auto medie & tranquille in alcuni anni, se invece si volesse far diventare il sistema diesotto “il riferimento” c’è invece molto da lavorare, in particolare servirebbero sistemi di iniezione nuovi e decisamente più avanzati degli attuali, si tratta di investimenti notevoli, tutto dipende da cosa si sceglierà nei prox anni tra benza/elettrico/idrogeno ecc…
birra
28 giu 2008 - 10:51 - #59il problema come dice x-vox è di tipo tecnologico per quanto riguarda l’iniezione( diretta a iniezioni multiple) che aumenta molto i costi rispetto agli attuali sistemi,cilindri adattati a un egr del 70/75% nonchè l’utilizzo di benzine sintetiche ad elevato numero di cetano( il prototipo VW usa una benzina trattata con 45 come numero di cetano). Però i vantaggi ai carichi parziali sono elevati si risparmia un 50% di benzina, e dal momento che secondo il mio modestissimo parere prima di avere soluzioni completamente alternative a quello che c’è già ci vorrà molto tempo questo tipo di motori che utilizzano comunque in gran parte soluzioni preesistenti accoppiati a moduli elettrici li vedo certamente come uno sviluppo probabile nei prossimi anni.
meccanicamente
28 giu 2008 - 12:32 - #60@X-VOX
Beh nel video parlano di un meccanismo nel “cranck case” quindi è chiaro come il rapporto volumetrico di compressione sia aumentato dal fatto che in qualche modo vi sia un’avvicinamento relativo tra albero motore e cilindri-teste.
Ad esempio si potrebbe far scendere il gruppo testa-cilindri verso l’albero motore modificando opportunamente i pattini tendicatena degli alberi a camme. Però se la soluzione è relativa solo ai motori in linea e non a V significa che c’è dell’altro, evidentemente è l’albero che sale verso il gruppo testa-cilindri però qui sorge il problema di come trasmettere il moto al resto del veicolo da un albero mobile..
Staremo a vedere
Vanni
28 giu 2008 - 13:38 - #61ipotesi su come varino a piacimento il rapporto di compressione da 7:1 a 14:1: anche io ho pensato che in qualche maniera il blocco motore, completo di testata e distribuzione, viene avvicinato e allontanato rispetto al riferimento fisso, l’albero motore, con degli appositi tendicinghia per tenere in tensione le cinghie che azionano la distribuzione. ancora 10 anni fa una casa giapponese che non ricordo (honda? toyota?) aveva presentato una cosa simile, ossia una testata sollevata rispetto al blocco da attuatori, sempre allo scopo di variare in continuazione il rapporto di compressione. qui mi sorgono 2 dubbi:
1-che meccanismo riesce a gestire tutto ciò, e allo stesso tempo rimanere fermo e resistere quando c’è da scaricare la pressione dello scoppio sull’albero motore??
2-per variare il rapporto di compressione a piacimento non occorrono cose eccezionali: basta ritardare la chiusura della valvola di aspirazione (o di scarico), come nel ciclo atkinson-miller, e allo scopo posso immaginare l’utilità delle camme a doppio profilo evidenziate nel video. forse mercedes aveva problemi a brevettare un sistema simile, perchè appunto già brevettato da atkinson-miller, e allora si è dovuta inventate tutto questo popò di meccanismo per gestire il rapporto di compressione. ma allora cosa c’è di straordinario in questo diesotto?? è semplicemente un benzina con un elevato rapporto di compressione, più efficiente e con maggiori prestazioni, si sapeva che l’iniezione diretta avrebbe permesso di costruire motori benzina con rapporti di compressione detonanti: in questa maniera è possibile sfidare il motore diesel sull’efficienza e sulla coppia specifica, visto che non c’è più un limite alla pressione che si può raggiungere in camera prima dell’iniezione di carburante. se tanto mi da tanto, presto avremo motori benzina con rapp. di comp. 20:1 o superiore…
meccanicamente
28 giu 2008 - 15:15 - #62@VANNI
L’ipotesi dell’Atkinson-Miller è da bocciare, è difficilmente abbinabile alla sovralimentazione e comunque non potrebbe mai garantire le potenze specifiche che da questo propulsore. Solo la Prius può usare l’Atkinson-Miller poichè essendo aiutata dal motore elettrico non necessita di alte potenze specifiche.
Inoltre qui si parla di variazione dell’alzata mentre per attuare l’Atkinson-Miller giocando con la distribuzione serve una importante variazione della fasatura e non dell’alzata
meccanicamente
28 giu 2008 - 15:26 - #63Mi par di ricordare che la casa giapponese di cui parli sia Nissan ma è roba di parecchia anni fa quel progetto
Ugo(prima ero Giangi)
29 giu 2008 - 13:31 - #64Concordo perfettamente con ciclootto per il fatto sul quale mercedes adotta un rapporto di compressione massimo di 14:1, e non più alto come qualcuno diceva prima.
Qualcuno ha delle informazioni in più riguardo al funzionamento del dispositivo della variazione della compressione ?
meccanicamente
29 giu 2008 - 13:45 - #65Nessuno Ugo. Mercedes non ha dato nessuna informazione riguardo a questo sistema